Spring을 사용하지 않고 Transaction 해결

애플리케이션에서 데이터베이스에 대한 트랜잭션을 수행하기 위해서 데이터베이스 서버에 연결을 요청해 커넥션을 얻는다고 배웠습니다.

이 때 데이터베이스 서버는 사실 내부에 세션을 만듭니다. 그리고 해당 커넥션을 이용한 모든 요청은 각 커넥션의 세션을 통해서 실행하게 됩니다. 만약 커넥션 풀을 이용한다면 커넥션 풀이 10개의 커넥션을 생성하면 세션도 10개가 만들어지겠죠?

 

트랜잭션 사용법

• 트랜잭션을 사용하기 위해선 데이터베이스에서 set autocommit false를 호출해서 세션에서 명령어 수행 후 자동으로 commit되지 않도록 설정해 주어야 합니다. set autocommit false 설정을 트랜잭션을 시작한다고 표현
• 참고로 한번 설정해두면 해당 세션에서는 설정값이 계속 유지 됩니다.
• 데이터 변경 쿼리를 실행하고 결과를 반영하려면 commit을 호출하고, 결과를 반영하고 싶지 않으면 rollback을 호출하면 됩니다.

계좌이체 예제를 통해 스프링을 사용하지 않은 자바에서 어떻게 트랜잭션을 수행할 수 있는지 알아보도록 하겠습니다.

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계좌이체 문제 

1. 기본 데이터 입력 

set autocommit true;
delete from member;
insert into member(member_id, money) values ('memberA',10000);
insert into member(member_id, money) values ('memberB',10000);

2. 계좌이체 실행 ( memberA -> memberB로 2000원 송금) 도중 오류 발생

 

세션 1번 트랜잭션 
set autocommit false; // 트랜잭션 시작
update member set money=10000 - 2000 where member_id = 'memberA'; //성공 
update member set money=10000 + 2000 where member_iddd = 'memberB'; //쿼리 예외 발생

 

• 한 번의 트랜잭션에서 오류가 발생한 경우 commit을 수행하게 되면 memberA의 money만 2000원이 줄어드는 문제가 발생합니다.
• 이렇게 중간에 문제가 발생한 경우에는 commit을 호출하는게 아니라 rollback을 호출해서 데이터를 트랜잭션 시작 시점으로 원상복구 해야합니다. rollback을 수행하면 다시 1번 상태로 돌아갑니다.

• 그런데 만약 세션1이 트랜잭션을 시작하고 데이터를 수정하는 동안 아직 커밋을 수행하지 않았는데, 세션 2에서 동시에 같은 데이터를 수정하게되면 트랜잭션의 원자성이 깨지게 되고 만약 세션1이 중간에 rollback을 하게 되면 세션2는 잘못된 데이터를 수정하는 문제가 발생합니다.

 

이런 문제를 해결하기 위해 세션이 트랜잭션을 시작하고 데이터를 수정하는 동안 다른 세션에서 해당 데이터베이스에 접근하지 못하도록 막아야 합니다. 이는 lock을 통해 설정할 수 있습니다.

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DB 락 - update 수정 case

기본 데이터가 데이터베이스에 저장되어 있는 상황에서 

 

세션1 / 세션2

세션 1에서 트랜잭션을 시작하고 memberA money를 500원으로 업데이트. (아직 commit은 하지 않은 상태)

이 때 memberA row에 대한 락은 세션1이 가지게 됩니다. 

세션이 트랜잭션을 시작하고 DB 수정의 경우 commit하기 전까지 자동으로 락을 가집니다.

 

세션 2는 세션1이 락을 가지고 있기 때문에 세션 1이 커밋하거나 롤백하지 않았으므로 데이터를 수정할 수 없습니다. 

(commit이나 rollback을 수행해야 락을 반납합니다.)

• SET LOCK_TIMEOUT = 60000 : 60초 내에 락을 얻지 못하면 예외 발생 (즉 , 세션 1에서 60초 내에 커밋이나 롤백을 수행하지 않은 경우 예외가 발생)

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DB 락 - select 조회 case

DB Update가 아닌 select 조회를 할 때에는 update와 달리 자동으로 락을 갖지 않기 때문에 for update 구문을 추가적으로 설정해 락을 수동으로 얻게 해주어야 합니다. 

 

select 조회를 할 때에 lock을 얻어야 하는 경우는 언제일까요?

예를 들어서 애플리케이션 로직에서 memberA 의 금액을 조회한 다음에 이 금액 정보로 애플리케이션에서 어떤 계산을 수행하는데, 이 계산이 돈과 관련된 매우 중요한 계산이어서 계산을 완료할 때 까지 memberA 의 금액을 다른곳에서 변경하면 안되는 경우 이럴 때 조회 시점에 락을 획득해야 합니다.

이럴 때는 select for update 구문을 사용하면  됩니다.

이렇게 하면 세션1이 조회 시점에 락을 가져가버리기 때문에 다른 세션에서 해당 데이터를 변경할 수 없습니다.

세션 1 / 세션 2

• 세션 1이 commit을 해야 세션 2로 락이 넘어가 update를 수행할 수 있습니다.
• 세션 2 또한 트랜잭션이므로 commit을 수행해야 update가 반영됩니다.

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애플리케이션에서 트랜잭션 적용하기

이제 코드를 통해 스프링 없는 자바에서 DB에 접근해 계좌이체 트랜잭션을 구현해보고 정상 처리된경우와 예외가 발생한 경우 두 가지 케이스에 대해 테스트 해보도록 하겠습니다. 

• 계좌이체의 경우 한 트랜잭션 내에서 두 멤버를 찾아(findById), 두 멤버의 돈을 갱신해주어야(update) 합니다.
• 하지만 이 때 주의해야 할 점은 트랜잭션 이기 때문에 동일한 커넥션 다시말해 같은 세션에서 이루어져야 합니다.
• 따라서 이전과 달리 멤버를 찾고(findById), 갱신(update) 해 줄 때에 커넥션을 새로 리턴받는 것이 아닌 한 커넥션을 쭉 사용하도록 설정해 주어야 합니다. 

public void accountTransfer(String fromId, String toId, int money) throws SQLException {
    Connection con = dataSource.getConnection();
    try
    {
        con.setAutoCommit(false); // 트랜잭션 시작
        buisnesslogic(con, fromId, toId, money);
        con.commit();
    } catch (Exception e) {
        log.error("error detected!");
        con.rollback();
        throw new IllegalStateException(e);
    } finally {
        release(con);
    }
}

private void release(Connection con) {
    if(con !=null)
    {
        try{
            con.setAutoCommit(true); // 커넥션 풀 고려
            con.close();
        }catch (Exception e)
        {
            log.error("error", e);
        }
    }
}

private void buisnesslogic(Connection con, String fromId, String toId, int money) throws SQLException {
    // 비즈니스 로직
    Member fromMember = memberRepository.findById(con, fromId);
    Member toMember = memberRepository.findById(con, toId);

    memberRepository.update(con, fromId, fromMember.getMoney()- money);
    validation(toMember);
    memberRepository.update(con, toId,toMember.getMoney()+ money);
}

• 트랜잭션을 시작하기 위해 con.setAutoCommit을 false로 설정합니다
• 계좌이체 수행 도중 예외가 발생한 경우 rollback하도록 설정합니다.
• 트랜잭션이 커밋된 이후에는 autocommit을 true로 다시 설정해주고 con을 반납합니다.
• validation(toMember) : toMember의 member_id가 "ex"인 경우 예외를 던지도록 설정 For Test Code

참고로 findbyId와 update 메소드에는 메소드 시작부분에서 커넥션을 생성하지 않고 파라미터로 받게 한 후, 로직 수행 후 커넥션은 반납하지 않도록 설정했습니다. 그 외 로직은 동일하기 때문에 따로 코드를 첨부하진 않았습니다.

 

테스트 진행

@BeforeEach에서

커넥션을 받아올 dataSource로 Hikari CP 생성 및 url, usename, password 설정 

Repository -> HikariCP datasource,

Service -> Repository, Hikari datasource 주입 

 

@AfterEach에서 repository 초기화

1. 정상적으로 이체 된 경우

@Test
@DisplayName("정상 이체")
void accountTransfer() throws SQLException {
    // given
    Member memberA = new Member(MEMBER_A, 10000);
    Member memberB = new Member(MEMBER_B, 10000);
    memberRepository.save(memberA);
    memberRepository.save(memberB);

    //when
    log.info("START TX");
    memberService.accountTransfer(memberA.getMemberId(),memberB.getMemberId(),2000);
    log.info("END TX");

    // then
    Member findMemberA = memberRepository.findById(memberA.getMemberId());
    Member findMemberB = memberRepository.findById(memberB.getMemberId());

    Assertions.assertThat(findMemberA.getMoney()).isEqualTo(8000);
    Assertions.assertThat(findMemberB.getMoney()).isEqualTo(12000);
}

• 정상 이체되었기 때문에 A의 money는 8000, B의 money는 12000으로 설정된 것을 확인할 수 있습니다.

2. 이체중 예외가 발생한 경우 

@Test
    @DisplayName("이체중 예외 발생")
    void accountTransferEx() throws SQLException {
        // given
        Member memberA = new Member(MEMBER_A, 10000);
        Member memberEx = new Member(MEMBER_EX, 10000);
        memberRepository.save(memberA);
        memberRepository.save(memberEx);


        //when
//        memberService.accountTransfer(memberA.getMemberId(),memberEx.getMemberId(),2000);

        Assertions.assertThatThrownBy(
                        () -> memberService.accountTransfer(memberA.getMemberId(),memberEx.getMemberId(),2000))
                .isInstanceOf(IllegalStateException.class);

        // then
        Member findMemberA = memberRepository.findById(memberA.getMemberId());
        Member findMemberEx = memberRepository.findById(memberEx.getMemberId());
        log.info("findMemberA.money = {} ",findMemberA.getMoney());
        log.info("findMemberEx.money = {} ",findMemberEx.getMoney());

        Assertions.assertThat(findMemberA.getMoney()).isEqualTo(10000);
        Assertions.assertThat(findMemberEx.getMoney()).isEqualTo(10000);
    }

• 예외 발생하면 롤백하도록 설정했기 때문에 원 상태로 복구된 것을 확인할 수 있습니다.

애플리케이션에서 DB 트랜잭션을 적용하려면 서비스 계층이 매우 지저분해지고, 생각보다 복잡한 코드를 요구하고 추가로 커넥션을 유지하도록 코드를 변경하는 것도 쉬운 일은 아닙니다. 다음 포스팅에서 스프링을 사용해서 이런 문제들을 하나씩 해결해보도록 하겠습니다.

 

<참고자료>

 

스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리 - 인프런 | 강의